[发明专利]一种基于可拓滑模线控车辆行驶稳定性控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及车辆线控转向技术领域，尤其涉及一种基于可拓滑模线控车辆行驶稳定性控制方法及系统。

背景技术

传统的汽车转向系统包括机械转向系统、液压助力转向系统以及电动助力转向系统等，都在方向盘与转向车轮之间保留了机械连接，因此存在着汽车转向过程中方向盘转角与转向车轮之间的比值即转向角传动比不随车速变化而改变以及转向柱的存在威胁驾驶员的人身安全等缺点，固定的转向传动比不能消除转向轻便与转向灵敏之间的矛盾，难以满足不同车速下操纵稳定性的需要。汽车的线控转向系统(Steer by Wire，简称SBW)由于取消了方向盘和转向车轮之间部分机械连接，使得汽车的转向特性可以自由的设计，从而可以基于汽车转向增益不变设计变角传动比，使得汽车在高速行驶时转向角传动比较大，低速时汽车的转向角传动比较小。控制汽车转向增益不变的变角传动比前馈控制是稳态意义上的控制，但实际行驶中的汽车经常处于动态过程。因此，在变角传动比前馈控制基础上，采用了基于汽车运动状态反馈的动态校正控制算法，主动校正汽车的运动状态，使汽车恢复稳定性。

已经公布的专利中有关于线控转向系统控制方法的。例如专利《用于汽车线控转向系统的控制方法》(中国专利公开号：CN102320326A)采用转矩控制位差反馈式双向伺服控制结构可以避免由于转向盘与小齿轮的位置偏差而造成转向执行模块的大幅转动甚至到达极限位置的现象，转向盘到小齿轮的角传动比和力传动比可变，实现现有线控转向系统转向及回正时的控制问题，但没有涉及前轮转角控制算法，本专利通过SBW系统控制汽车前轮转角，当汽车有失稳趋势时，消除实际横摆角速度和参考横摆角速度的差值，主动校正汽车的运动状态，使汽车恢复稳定性。

《一种线控转向系统的分数阶PID控制方法》(中国专利公开号：CN104908814A)汽车线控转向系统主要由电子控制单元模块、转向盘模块、转向电机模块、前轮转向模块等组成，联立各模块的传递函数可得到汽车线控转向系统的动力学传递函数，结合系统的传递函数和分数阶PID控制传递函数得到开换系统的相角与增益，根据开环系统的稳定裕量指标，利用粒子群优化算法计算得到分数阶PID控制器的参数KP、KI、Kd、λ、μ，通过分数阶PID控制器计算得到的电机电压驱动转向电机，使其输出理想的转向扭矩，该发明所述的控制策略能实现汽车线控转向系统的稳态控制，本专利基于可拓理论，划分汽车行驶状态，对应可拓集合中的经典域、可拓域和非域，在汽车趋于失稳(可拓域)和失稳状态(非域)时加入横摆角速度反馈控制，使线控转向汽车行驶的稳定性得到更好的控制。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于可拓滑模线控车辆行驶稳定性控制方法及系统。

本发明提出的基于可拓滑模线控车辆行驶稳定性控制方法，包括以下步骤：

S1、获取车辆参考横摆角速度信息以及车辆实际行驶过程中的实际横摆角速度信息；

S2、根据参考横摆角速度信息以及实际横摆角速度信息提取实际横摆角速度偏差及实际横摆角速度偏差的导数，并将实际横摆角速度偏差及实际横摆角速度偏差的导数组成特征状态；

S3、建立滑模控制器，并基于可拓理论的可拓集合对滑模控制器在不同值域内进行拓展设计，以建立全域范围内的可拓滑模控制器；

S4、根据特征状态对可拓集合进行划分，且计算出不同集合状态下的可拓控制的关联函数，并根据关联函数划分测度模式，为不同测度模式分配控制策略；

S5、根据可拓滑模控制器在不同测度模式下输出车辆理想前轮转角，并使车辆实际前轮转角跟踪车辆理想前轮转角。

优选地，步骤S1具体包括：

根据汽车二自由度参考模型获取车辆参考横摆角速度信息；

汽车二自由度参考模型如下：